世界最小的可編程機器人：靠光思考游泳感知溫度

這些微型機器人能成群游動、感知熱量、團隊協作，依靠光能自主運行數月之久。

機器人已經能縮小到微生物的尺寸。美國賓夕法尼亞大學近日公布了一款被稱為"全球最小可編程自主機器人"的研究成果，其大腦系統由密歇根大學研發。

這些微型游泳機器人能感知環境、自主決策，每次可連續獨立運行數月。每臺機器人尺寸僅0.2毫米×0.3毫米×0.05毫米，肉眼幾乎看不見，相當于細菌和單細胞生物的尺度。

雖然體型微小，但這些機器人能進行復雜路徑移動，響應溫度變化，甚至能協同群體運動。

更引人注目的是它們的成本和續航能力。每臺機器人制造成本約1美分，依靠光能驅動且不含任何活動部件，這種設計使它們即使在液體環境中也能保持卓越的耐用性。

這項研究標志著微尺度機器人領域期待已久的突破。數十年來，該領域一直在為如何將自主運動、感知和計算功能集成到極小尺寸中而苦苦探索。

在微生物尺度制造機器人。多年來電子元件持續微型化，但機器人的微型化進程相對滯后。微尺度自主運動尤其困難，主要是因為水在微觀尺度會表現出完全不同的特性。

賓大電氣與系統工程助理教授、該研究資深作者馬克·米斯金表示："我們制造的自主機器人比現有產品小一萬倍，這為可編程機器人開啟了全新的尺度領域。"

在這個尺度下，機器人在水中的運動不像游泳，更像是穿過濃稠的糖漿。它們沒有推進器或關節，而是采用巧妙的解決方案：推動周圍液體本身流動。機器人通過產生電場來推動液體中的離子，這些離子再推動附近水分子，從而產生推動機器人前進的動力。

這種推進系統沒有活動部件，使機器人能持續游動數月，并能用微量移液器輕松轉移。它們還能像魚群般協調行動。

光能驅動的大腦。機器人的智能源自密歇根大學研發的超微型計算機。這些微型處理器僅需75納瓦功率運行，比智能手表耗能低約10萬倍。該研究資深作者戴維·布勞烏指出："賓大的推進系統和我們的微型計算機堪稱絕配。"

為實現這一目標，研究團隊徹底重新設計了微尺度程序的編寫和執行方式。"我們必須完全重構計算機程序指令，將傳統推進控制所需的多條指令壓縮成一條特殊指令。"布勞烏解釋道。

機器人表面大部分覆蓋著太陽能電池，既收集光能供電，又兼作光學接收器。光脈沖不僅為機器人提供動力，還能進行編程控制，每臺機器人都有唯一標識符，可接收個性化指令。

當前版本的機器人配備了溫度傳感器，能檢測0.3攝氏度以內的溫差。它們能向溫暖區域移動，或通過擺動身體報告溫度變化，這種行為類似蜜蜂的"搖擺舞"。

米斯金表示："這只是剛剛開篇。我們證明了可以在肉眼幾乎看不見的尺度上集成大腦、傳感器和驅動器，并讓它們持續工作數月。"

未來版本可能搭載更多傳感器、存儲更復雜程序，或在更惡劣環境中運行，有望革新醫療和微尺度制造領域。

如果朋友們喜歡，敬請關注“知新了了”！